JPS591657A - ボイラ−チユ−ブ用耐食耐熱用鋼 - Google Patents

ボイラ−チユ−ブ用耐食耐熱用鋼

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JPS591657A
JPS591657A JP10963082A JP10963082A JPS591657A JP S591657 A JPS591657 A JP S591657A JP 10963082 A JP10963082 A JP 10963082A JP 10963082 A JP10963082 A JP 10963082A JP S591657 A JPS591657 A JP S591657A
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JP
Japan
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less
asi
corrosion
heat
steel
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Pending
Application number
JP10963082A
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English (en)
Inventor
Mizuo Sakakibara
榊原 瑞夫
Toshio Fujita
利夫 藤田
Satoshi Araki
荒木 敏
Yukio Onoyama
小野山 征生
Mikio Yamanaka
幹雄 山中
Haruo Shimada
島田 春男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication of JPS591657A publication Critical patent/JPS591657A/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は石炭燃焼2重油燃焼雰囲気における高温度での
耐食性に優れ、かつ強度が高いとともに高温度に長時間
さらされた後にも高い靭性を有するd?イラチューブ用
耐食耐熱用鋼に関するものである。
近年エネルギ資源の供給不安定による高騰が続いており
、省資源、省エネルギー化がさけばれ、産業用設備はこ
の流れに従い改良される傾向にある。火力発電設備にお
いてもこの傾向は顕著でおり、蒸気条件を高温高圧化す
ることによシ熱効率の改善を図9、高性能火力発電設備
へと移行する動向にある。すなわち現状の蒸気条件は5
38℃。
245 kg/crn”が採用されているが、これを6
50℃。
350kg/lyr? K改善することが考えられてい
る。しかしこのためには現状の火力発電用ボイラチュー
ブに用いられているSUS 321 HTB 、 SU
S 347 HTBではその特性が高温強度及び高温耐
食性の観点から不十分であり、新規な材料の開発が切に
望まれている。
本発明はかかる動向を背景に開発されたもので、高温度
での耐食性耐熱性と長時間使用後の靭性を確保した全く
新しい型のdeイラチー−プ用鋼である。
一般に高温度の空気中においてcrの耐酸化性が優れて
おシ、耐食耐熱用鋼として高Cr化が計られている。本
発明は火力発電燃焼雰囲気中において従来の知見に反し
、15.0〜26.0%の範囲にあるCrス有量の差は
耐食性にほとんど影響を与えないことを知見し、この昇
囲気におりて耐食性を向上させるための唯一の元素とし
て81ヲ知見したことに基づいている。すなわちSiを
1.7チ以上添加すると添加量が増すにつれ耐食性が飛
躍的に向上する◎しかし周知のように鋼中にst 1&
:含有増加させて行くとσ相が生成し、高温強度が低下
する。また長時間高温にさらした後靭性が著しく低下す
るため長時間の使用にあたっては信頼性の点で問題があ
った・本発明ではこのσ相生成を回避するための新しい
知見を得、ASI (オーステナイト安定化指数)とい
う概念を導入し、slの有効利用範囲を拡大し、耐食性
耐熱性及び使用抜靭性の面から信頼性の高い?イラチュ
ーブ用耐食耐熱用鋼を開発したものである。
ASIはオーステナイトマトリックスの安定性を示す指
針でマトリックスが安定であればσ相等異相の金属間化
合物が生成し難くな−る。ASIに影響を及ばず元素と
してC、Nl t Mn t N 、 Cr 、 81
 。
Moが知見されそれら元素の効果を総合的に検府した結
果、ASIを以下の ASI=(21C十NS+0.5Mn+11.5N+7
)  (3Si+Cr+Mo)式で現わした場合に、高
温強度及び使用稜靭性に対する元素効果を良く整理出来
ることを見出した。
すなわちASIが−1〜3の範囲で叢も高温強度及び高
温長時間時効後の靭性が高い。
以下に本発明における各成分元素を限定した理由につい
て述べる。
Slは第1図に示すように添加量が増加するに従って人
工法(41%Na 2804 + 51% Fe 2 
(804)5 + 8 ’16V 205 )中、65
0℃x2ooh腐食後の腐食量が減少する。
従来SUS 347 HTB等が用いられている538
℃においてはこの腐食減量が約350〜/cm2である
ことから650℃においても実用的に350 ’V/c
1n”以下の腐食量1tt−確保することが必要と考え
られる。
従って本発明においてはSiの下限を1.70%とした
。これ以上のSi’j5添加して行けば行くほど耐食性
は向上するが、Stは前述したように強力なσ相生成元
素であり、このσ相の生成を抑制するためにASI値を
制御する必要があるが、ASIの式中81の増加に伴い
バランスが大きくずれるとc* Mn +Nでは制御出
来ずN量ヲ添加してバランスを保つ必要が生じてぐる。
このため過度の添加は工業的経済性をそこなうことにな
る。従って81の上限を3.5優に限定した。この中で
も好ましいSlの含有量は2.1〜3.0優の範囲にあ
る。又さらに最も効果的な含有量は2.6〜3.0係の
範囲である。
また第2図に示すよう’1tchsxが−1〜3の範囲
で700℃、1000h時効後の靭性が高い。ASIが
マイナス側からOに近づくにつれてσ相生成は減少しO
になる。従ってASIが0に近づくにつれて靭性は向上
する。一方ASIが0以上の場合σ相は生成されないが
粒界に析出するM2.C6tが増加しASIが増加する
に従い靭性は低下する。しかしマトリックス自体が延性
をもっているためにASIが一7以下で靭性がほぼ0に
近くなるのに比べ、ASIが0以上の場合はVFE 2
0が約5kg・mで飽和している。本発明においては工
業的経済性からVE20が7に9・m以上あれば良いと
考えられASIの範囲を−1〜3とした。又最も好まし
くは−0,5〜2の範囲にある。
Cは高温強度を保持するために下限i0.02%とした
。また過度の添加は炭化物の析出量を増大せしめ時効後
の靭性を低下させるため上限’ii0.12チとした。
Mnの下限は通常鋼中に含有されるsl固定するに足シ
る址として0.5%にした。又Mnは耐食性、高温強度
及び靭性に対しASIによシ影響する。すなわちASI
を調整するためにN10代りに安価な元素としてMn 
f添加するが、過渡の添加は溶製上のトラブル、熱間加
工上のトラブル音生じ、かえって経済性をそこなう。こ
のため上限’k 2.5 %とした。
Nlは高温強度、靭性を向上させる。本発明においては
650℃で使用する場合に、従来の5US347HTB
以上の強度が必要であシ、下限全10.0チとした。N
l[’i増量して行くと高温強度、靭性は向上するので
多量の添加が望ましいが、ASI値で規定され上限は3
1.0%とした。
Crは前述したように人工灰中650℃での耐食性には
ほとんど効果がないことから高温強度及び靭性の面から
は少い方が好ましいと考えられるが、ボイラチー−ブの
場合、内面に流れる水、水蒸気等による腐食を考え通、
常のSUS 304 、321 、347 。
316等オーステナイトステンレス鋼の含有するレベル
とした。すなわち下限i15.0%、上限を26.0俤
としたO Moは高温強度を改善するために添加する。M。
の高温強度強化機構には固溶強化とN等との相互作用に
よる雰囲気効果によυ強度を向上させる効果がある。固
溶強化を利用するためには多くの添加が必要でおるが、
Mof多量に添加すると人工灰中の腐食減蓋全増大させ
る。このため本合金においては転位の移動の抵抗となる
雰囲気効果を利用している。従ってこのためには1.0
%以下の添加で十分であシ上限ヲ1.0俤に限定した。
Nは通常低温度域での強度金ヲ向上させるが、高温度域
ではその効果が少く、む−しろ逆にりIJ−ノ強度全低
下させるという報告もある。しかし本発明の鋼において
はNは700℃におけるりO−ノ強度を向上させる効果
を有しておシ、その効果が顕著に現われる値0.1%を
下限とした。又N量が増加すると窒化物全多量に生成し
、かえって靭性を低下せしめると同時に他の特性例えば
溶接性等を劣化させるため望ましくなく上限ft0.2
5%とした。
上述の主要元素のほかに、必要に応じて以下の成分元素
を添加することができる。
Nb及びTlは炭窒化物形成効果があり、本発明におい
てもNb及びTI全添加して行くと、その量に従い鋼中
のC,N”i固定し、微細分散させることからクリープ
強度が向上する。しかしこれらの添加元素を増大すると
高温度で粗大な窒化物が生成し、鋼中の有効C及びN量
金減じると同時に加工性、溶接性の面で好ましくない。
従ってそれぞれの添加量の最大を1%とし、Nb+TI
の場合も総量においても1%と限定した。
Bの添加は高温強度を改善することを目的に添加される
。多量の添加は硼化物の生成、溶接性の低下tきたし、
好ましくなく溶接性の低下が致命的にならなめ範囲とし
上限全0.01優に限定した。
At及びCaは鋼中の脱酸元素としてその1種もしくは
両者全添加する。Atけ高温耐食性を向上させる効果が
あるといわれているが、本発明においてはその効果が明
らかでない。従ってAtはCaと同様に脱酸元素として
添加し本発明鋼の製品の健全性を向上させるため通常鋼
の製造範囲における脱酸量を添加する。従って上限をA
t O,1%r Ca0.05%とした〇 以下に実施例をもって説明する。
第1表に成分を示した銅のA−Hは本発明鋼でI−Pは
比較鋼である。Sl含有量の低いItAではASIは満
足しているが、耐食性が著しく悪い。本発明の一つの特
徴は耐食性に有り、J−Pの比較鋼においては耐食性全
付与するために本発明のSiの範囲内で製造した。しか
し、本発明鋼A−Hとそれぞれ比較するとASIが適切
でないためにクリープ破断時間及び時効後靭性が署しく
低いことがわかり、本発明鋼の優位性が明らかである。
本発明鋼は通常オーステナイトステンレス−の製造され
る工程において製造される。すなわち電炉、転炉その他
の通常の溶製法が採用出来、鋼塊に鋳込み分塊工程を通
るか、連続鋳造によりビレット全製造し、熱間押出しか
圧延による製管が行なわれる。その後直接または冷牽加
工等を行った後1050℃〜1200℃に溶体化処理後
使用に供せられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は人工灰中の腐食試験によって得られたSt添加
量と腐食波1との関係図、第2図は700UXIO00
h時効後の靭性とASIとの関係図である。 第1面 第2図 5r

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C0,02〜0.12優、all、7〜3.5チ
    。 Mn 0.5〜2.5 % 、 Cr 15.0〜2−
    6.0 % 、 Ni10.0〜31.0 % 、 M
    o 1.0%以下、N0110〜0.25%に含有し残
    部がFe及び不可避的不純物よりなシ、以下の式に示す
    ASIが−1〜3の範囲にあることを特徴とする?イラ
    チーープ用耐食耐熱用鋼。 ASI=(2IC+Ni+0.5Mn+11.5N+7
    )  (3Sl+Cr+Mo)(2)C0,02〜0.
    12 To 、 Si 1.7〜3.5俤。 Mn O,5〜2.5 % −Cr 15.0〜26.
    0 % * N110.0〜31.0 % 、 Mo 
    1.0 %以下、NO,10〜0.25チ、さらにNb
     、 TIの1種又は2種全Nb1.0チ以下、Ti1
    .Oq6以下、Nb+TIの場合1.0tI6以下を含
    有し、残部がFe及び不可避的不純物よシなり、以下の
    式に示すASIが−1〜3の範囲にあることを特徴とす
    るがイラチューブ用耐食耐熱用鋼。 As I−(21C+N1 +0.5Mn+11.5軒
    7 )−(381+Cr+Mo )(3)C0,02〜
     0.12 チ 、 Si  1゜ 7〜3.5 係 
    。 Mn 0.5〜2.5%、 Or 15.0〜26.0
     % 、 N110.0〜31.0 % 、 Mo 1
    .04以下、NO,10〜0.25%、さらにBo、0
    1qb以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物よ
    シなり、以下の式に示すASIが−1〜3の範囲にある
    ことを特徴とするyl=”(ラチーFゾ用耐食耐熱用鋼
    。 AS I = (21C十Nf +0.5Mn+ 11
    .5N+ 7) −(3S 1 +Cr +Mo )(
    4)C0,02〜0.12 係 、Sil、7〜3.5
     俤 。 Mn  O,5,〜 2.5  %  、   C’r
      1  5.0 〜2 6.0 96   、  N
    110.0〜31.0 % 、 Mo 1.0%以下、
    NO,10〜0.25%、さらにAtO,1%以下、C
    a0.051以下の1種もしくは2種を含有し、残部が
    Fe及び不可避的不純物よシなり、以下の式に示すAS
    Iが−1〜3の範囲にあることを特徴とするがイラチュ
    ーブ用耐食耐熱用鋼。 AS I = (21C+Ni +0.5Mn+ 11
    .5N+7)−(3S i +Cr +Mo )(5)
      CO,02〜0.12 % 、 Sl 1.7〜3
    .5 % 。 Mn 0.5〜2.5%、 Cr 15.0〜26.0
    4 、 N110,0〜31.0 ’Ir 、 Mo 
    1.0%以下、NO,10〜0.25係、さらにNb 
    、 TIの1種又は2種をNb1、0%以下、Ti1.
    0%以下、 Nb+TI ノ場合1.0チ以下とBo、
    01%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物よ
    シなり、以下−の式に示すASIが〜1〜3の範囲にあ
    ることを特徴とするポイラチー−ゾ用耐食耐熱用鋼。 ASI=(21C+N1+0.5Mn+11.5N+7
    )  (3S1+Cr+Mo)(6)  CO,02〜
    0.12 % 、 Sl 1.7〜3.5 % 。 Mn O,5〜2.5 % 、 cr 15.0〜26
    .0%、 N110.0〜31.0%、 Mo 1,0
     %以下、NO,10〜0.25%、さらにNb 、 
    TIの1種又は2種をNb1、 Oqb以下、 Tl 
    1. O%以下、 Nb+Ti (7)場合i、。 チ以下とAt O,11以下、Ca0.051以下の1
    種もしくF!、2af=に含有し、残部がFa及び不可
    避的不純物よシなり、以下の式に示すASIが−1〜3
    の範囲にあることを特徴とするボイラチューブ用耐食耐
    熱用鋼。 ASI=(21C+Ni+O5Mn+11.5N+7)
      (3Si+Cr+Mo)(7)co、02〜0.1
    2%、flil、7〜3.5%。 Mn O,5〜2.5 % 、 Cr 15.0〜26
    .0 % 、 Ni10.0〜31.0 % 、 No
     1.0 %以下、NO,10〜0.25%、さらK 
    B O,01%以下とAt0.1%以下。 Ca0.05%以下の1種もしくは2種を含有し、残部
    がFe及び不可避的不純物よりなシ、以下の弐に示すA
    SIが−1〜3の範囲にあることを特徴とする?イラチ
    ーーブ用耐食耐熱用鋼。 ASI =(21p+Ni +0.5Mn+ 11.5
    N+ 7 ) −(381+Cr +Mo )(8) 
     CO,02〜0.12%、Si’1.7〜3.5%。 Mn   0.5 〜2.5  %   、   Cr
       1  5.0 〜2  6.0  %   、 
      N110.0〜31.0%、 Mo 1.0 %以
    下、No、10〜0.25チ、さらにNb 、 TIの
    1種又は2種をNb1.0%以下、Ti1.0%以下、
     Nb+Ti (7)場合1.0チ以下とBo、01チ
    以下さらにAt O,1チ以下。 CaO,01%以下の1種もしくは2mを含有し、残部
    がFe及び不可避的不純物よりなシ、以下の式に示すA
    SIが−1〜3の範囲にあることt−特徴とする?イラ
    チーープ用耐食耐熱用鋼。 ASI=(21C+Ni+0.5Mn+11.5N+7
    )  (3S))Cr十Mo)
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6333549A (ja) * 1986-07-29 1988-02-13 Nippon Kokan Kk <Nkk> 耐石炭灰腐食ボイラ用オ−ステナイト鋼管およびその製造法
JPH0383764A (ja) * 1989-08-26 1991-04-09 Fuji Photo Film Co Ltd ネガ貼り装置

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